RU2492958C2 - Method of making shell ring for vver-reactor body core region - Google Patents

Method of making shell ring for vver-reactor body core region Download PDF

Info

Publication number
RU2492958C2
RU2492958C2 RU2011134539/02A RU2011134539A RU2492958C2 RU 2492958 C2 RU2492958 C2 RU 2492958C2 RU 2011134539/02 A RU2011134539/02 A RU 2011134539/02A RU 2011134539 A RU2011134539 A RU 2011134539A RU 2492958 C2 RU2492958 C2 RU 2492958C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
billet
thickness
workpiece
shell
vver
Prior art date
Application number
RU2011134539/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011134539A (en
Inventor
Алексей Сергеевич Орыщенко
Игорь Васильевич Горынин
Георгий Павлович Карзов
Борис Иванович Бережко
Олег Николаевич Романов
Ирина Владимировна Теплухина
Сергей Владимирович Бушуев
Людмила Августовна Горячева
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей"
Priority to RU2011134539/02A priority Critical patent/RU2492958C2/en
Publication of RU2011134539A publication Critical patent/RU2011134539A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2492958C2 publication Critical patent/RU2492958C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and may be used for producing large-sized shell rings of VVER-1000 reactor bodies. Solid-forged billet is produced, its length making at least that of shell with allowance for machining stock. Billet wall thickness is at least twice as larger as shell ring wall thickness. Samples for mechanical tests are taken on billet inner surface side, at thickness stock. Sampling is executed at the distance from billet ends not smaller than billet thickness. Specimens of said samples are cut so that their length axes are located at the distance from billet inner surface making at least 1/3T and not over 1/2T where T is billet thickness. Rings are cut for production weld check joint on biller inner side.
EFFECT: higher reliability and longer life.
4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности, к изготовлению крупногабаритных заготовок корпусов реакторов типа ВВЭР.The invention relates to metallurgy, in particular, to the manufacture of large-sized blanks of reactor vessels of the WWER type.

Корпус атомного реактора типа ВВЭР представляет собой толстостенный цилиндрический сосуд с эллиптическим днищем и сферической крышкой, у которого активная зона изготавливается из 2-х чистовых заготовок (обечаек), соединенных кольцевыми сварными швами (фиг.1).The VVER-type reactor vessel is a thick-walled cylindrical vessel with an elliptical bottom and a spherical lid, in which the active zone is made of 2 finishing blanks (shells) connected by ring welds (Fig. 1).

При существующей конструкции корпуса реактора швом №2 свариваются две чистовые заготовки (обечайки) активной зоны корпуса реактора, которые попадают в зону интенсивного нейтронного облучения. Кроме того, в зону интенсивного облучения попадают сварные швы №1 и 3. В связи с вышесказанным, срок службы существующих реакторов ограничен (60 лет), что существенно снижает экономические показатели энергетической установки. Кроме того, становится невозможным повысить мощность реактора при проектном сроке службы из-за деградации свойств металла сварных швов, находящихся в зоне интенсивного облучения.With the existing design of the reactor vessel, weld No. 2 welds two finishing blanks (shells) of the reactor vessel core, which fall into the zone of intense neutron irradiation. In addition, welds No. 1 and 3 fall into the intensive irradiation zone. In connection with the foregoing, the life of existing reactors is limited (60 years), which significantly reduces the economic performance of the power plant. In addition, it becomes impossible to increase the reactor power at the design service life due to the degradation of the properties of the weld metal located in the intensive irradiation zone.

Реализовать современную тенденцию увеличения мощности АЭУ водо-водяного типа при одновременном увеличении срока службы до 100 лет возможно в том случае, если вынести сварные швы за пределы зоны интенсивного облучения (фиг.1, а; корпус реактора проекта ТОИ - Типовой Оптимизированный Информатизированный). Это можно реализовать, используя для изготовления корпуса реактора цельнокованую чистовую заготовку (обечайку) активной зоны длиной 4900 мм. В этом случае сварной шов №2 исключается, а швы 1 и 3 выносятся за пределы флюенса, оказывающего влияние на механические свойства в процессе эксплуатации (менее 1·1018 нейтр/м2). По качеству цельнокованая обечайка активной зоны должна не уступать, а возможно и превосходить используемые ранее.It is possible to realize the current trend of increasing the power of a water-water-type nuclear power plant while increasing its service life to 100 years if welding seams are removed from the intensive irradiation zone (Fig. 1a; reactor vessel of the TOI project - Typical Optimized Informatized). This can be realized by using a solid forged blank (shell) of the active zone with a length of 4900 mm for the manufacture of the reactor vessel. In this case, the weld No. 2 is excluded, and the seams 1 and 3 are taken out of the limits of fluence, which affects the mechanical properties during operation (less than 1 · 10 18 neutr / m 2 ). The solid-forged shell of the core should not be inferior in quality, or possibly exceed those used previously.

Для изготовления обечайки активной зоны корпуса реактора используется заготовка обечайки, далее по тексту - заготовка.For the manufacture of the shell of the active zone of the reactor vessel, a shell blank is used, hereinafter referred to as the blank.

Прототипом предлагаемого способа изготовления заготовки активной зоны корпуса реактора типа ВВЭР является известный способ изготовления заготовок, изложенный в Правилах проектирования и изготовления механических компонентов атомных электростанций с реакторами с водой под давлением RCC-M [1], при которомThe prototype of the proposed method for the manufacture of billets for the core of the WWER-type reactor vessel is the known method for the manufacture of billets set forth in the Rules for the design and manufacture of mechanical components of nuclear power plants with pressurized water reactors RCC-M [1], in which

- заготовку изготавливают длиной, большей длины заготовки в чистовом виде с учетом всех необходимых технологических припусков, а также припусков по длине для отбора проб для проведения механических испытаний и для изготовления колец производственных контрольных сварных соединений ПКСС, и толщиной стенки, равной чистовой толщине стенки с учетом технологических припусков.- the workpiece is made with a length greater than the length of the workpiece in the finished form, taking into account all the necessary technological allowances, as well as allowances along the length for sampling for mechanical tests and for the manufacture of rings of production control welded joints of PCSS, and a wall thickness equal to the final wall thickness, taking into account technological allowances.

- образцы из проб для проведения механических испытаний вырезают таким образом, чтобы их продольные оси располагались на глубине, равной ¼ толщины стенки заготовки от ее внутренней поверхности.- samples from samples for mechanical testing are cut so that their longitudinal axis are located at a depth equal to ¼ the thickness of the workpiece wall from its inner surface.

В связи с тем, что на отбор проб для механических испытаний и изготовление колец для изготовления производственного контрольного соединения (ПКСС) уходит значительная часть длины заготовки, активная зона корпуса реактора изготавливается из 2-х частей, соединенных между собой сваркой. Этот шов в процессе эксплуатации корпуса реактора подвергается интенсивному облучению, что ведет к деградации свойств металла сварного шва, что снижает надежность и срок службы корпуса реактора.Due to the fact that the sampling for mechanical testing and the manufacture of rings for the manufacture of the production control compound (PCSS) takes a significant part of the length of the workpiece, the active zone of the reactor vessel is made of 2 parts interconnected by welding. This seam during operation of the reactor vessel is subjected to intense radiation, which leads to degradation of the properties of the weld metal, which reduces the reliability and service life of the reactor vessel.

Если для изготовления цельнокованой заготовки активной зоны использовать способ, описанный в прототипе, то длина заготовки под термическую обработку составит около 6-ти метров (фиг.2).If for the manufacture of a one-piece forged core blank, the method described in the prototype is used, then the length of the blank for heat treatment will be about 6 meters (figure 2).

Изготовить цельнокованую заготовку такой длины в настоящее время в России не представляется возможным ни на одном металлургическом заводе без проведения существенной модернизации имеющегося кузнечно-прессового и термического оборудования, что потребует значительных капиталовложений. Максимальная длина заготовки, которую можно изготовить в настоящее время на российских заводах, составляет не более 5 метров.It is currently not possible to produce a forged billet of this length in Russia at any metallurgical plant without significant modernization of the existing forge-and-press and thermal equipment, which will require significant investment. The maximum length of a workpiece that can be manufactured at present in Russian plants is not more than 5 meters.

Кроме того, термическая обработка такой заготовки также представляет собой значительные трудности, так как производить закалку таких заготовок необходимо в вертикальном положении с целью обеспечения равномерного охлаждения при закалке, что практически невозможно исполнить по технологическим соображениям.In addition, the heat treatment of such a preform also presents significant difficulties, since it is necessary to quench such preforms in an upright position in order to ensure uniform cooling during quenching, which is practically impossible to perform for technological reasons.

Техническим результатом изобретении является повышение надежности и срока службы корпуса реактора за счет применения для его изготовления цельнокованой заготовки активной зоны, позволяющей вынести сварные швы за пределы зоны интенсивного облучения, оказывающего негативное влияние на механические свойства металла и его сопротивление хрупкому разрушению.The technical result of the invention is to increase the reliability and service life of the reactor vessel through the use of a solid-forged billet of the active zone for its manufacture, which makes it possible to move welds out of the intensive irradiation zone, which negatively affects the mechanical properties of the metal and its resistance to brittle fracture.

Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе изготовления заготовки активной зоны корпуса реактора (фиг.3), включающем изготовление заготовки с отбором проб для контроля механических характеристик и вырезку колец для изготовления производственного контрольного сварного соединения (ПКСС), согласно изобретению:The technical result is achieved due to the fact that in the proposed method of manufacturing a workpiece of the reactor vessel core (Fig. 3), which includes the manufacture of a workpiece with sampling to control mechanical characteristics and ring cutting for the manufacture of a production test weld joint (PCSS), according to the invention:

- заготовку изготавливают цельнокованой, длиной не менее длины обечайки с учетом всех необходимых технологических припусков и толщиной стенки, превышающей толщину стенки обечайки не менее чем в два раза,- the workpiece is made of solid forged, not less than the length of the shell, taking into account all the necessary technological allowances and a wall thickness exceeding the wall thickness of the shell at least twice,

- отбор проб для механических испытаний производят со стороны внутренней поверхности заготовки (из припуска по толщине заготовки) на расстоянии от торцов заготовки, не менее толщины, при этом образцы для проведения механических испытаний вырезают из проб таким образом, чтобы их продольные оси располагались на расстоянии не менее чем 1/3 Т и не более чем 1/2 Т от внутренней поверхности заготовки, где Т - толщина заготовки;- sampling for mechanical testing is carried out from the side of the inner surface of the workpiece (from the allowance for the thickness of the workpiece) at a distance from the ends of the workpiece, not less than the thickness, while samples for mechanical testing are cut from the samples so that their longitudinal axes are not spaced less than 1/3 T and not more than 1/2 T from the inner surface of the workpiece, where T is the thickness of the workpiece;

- вырезку колец для производственного контрольного сварного соединения (ПКСС) производят со стороны внутренней поверхности заготовки (из припуска по толщине заготовки).- cutting rings for production control welded joint (PCSS) is produced from the side of the inner surface of the workpiece (from the allowance for the thickness of the workpiece).

При предлагаемом способе изготовления цельнокованой заготовки активной зоны контроль механических характеристик соответствует требованиям нормативной документации [2, 3, 4] и, кроме того, является более консервативным, чем в прототипе [1].With the proposed method for manufacturing a solid forged core blank, the control of mechanical characteristics meets the requirements of regulatory documents [2, 3, 4] and, in addition, is more conservative than in the prototype [1].

В условиях ОАО «Ижорские заводы» была изготовлена опытно-промышленная ступенчатая заготовка из реакторной стали (фиг.4). Толщина прибыльного конца заготовки составляла 525 мм, а донного 320 мм, что соответствовало толщине заготовки активной зоны корпуса реактора типа ВВЭР под термическую обработку с учетом необходимых припусков.In the conditions of JSC "Izhorskiye Zavody" a pilot industrial step blank was manufactured from reactor steel (Fig. 4). The thickness of the profitable end of the billet was 525 mm, and the bottom 320 mm, which corresponded to the thickness of the billet of the active zone of the WWER reactor vessel for heat treatment, taking into account the necessary allowances.

Донный конец имитировал изготовление и отбор проб известными способами, а прибыльный - предлагаемым.The bottom end imitated the manufacture and sampling by known methods, and the profitable one by the proposed one.

Результаты испытаний механических свойств представлены в таблице 1.The test results of the mechanical properties are presented in table 1.

Как видно из представленных данных, при обеспечении полной прокаливаемости предлагаемый отбор проб для проведения сдаточных испытаний является консервативным и соответствует требованиям нормативных документов. Механические свойства, определенные на пробах, отобранных в соответствии с известными схемами (прототип) и в соответствии с предлагаемыми схемами, практически совпадают.As can be seen from the data presented, while ensuring full hardenability, the proposed sampling for acceptance tests is conservative and meets the requirements of regulatory documents. The mechanical properties determined on the samples taken in accordance with known schemes (prototype) and in accordance with the proposed schemes practically coincide.

Технико-экономические результаты по сравнению с прототипом:Technical and economic results compared with the prototype:

Предлагаемый способ изготовления цельнокованой заготовки обечайки активной зоны корпуса реактора позволяет изготовить корпус реактора типа ВВЭР новой конструкции с уменьшенным количеством сварных швов при минимальных затратах на техническую реконструкцию кузнечно-прессового и термического оборудования, имеющегося на Российских заводах, что обеспечивает:The proposed method of manufacturing a solid forged blank of the shell of the active zone of the reactor vessel allows to manufacture a VVER-type reactor vessel of a new design with a reduced number of welds at minimal cost for the technical reconstruction of forge-and-press and thermal equipment available at Russian plants, which provides:

- уменьшение времени изготовления корпуса за счет уменьшения количества операций по выполнению сварных соединений, включая их термообработку и контроль качества,- reducing the manufacturing time of the housing by reducing the number of operations to perform welded joints, including their heat treatment and quality control,

- уменьшение объемов контроля сварных соединений корпуса реактора в период эксплуатации за счет уменьшения их суммарного количества,- reducing the volume of control of welded joints of the reactor vessel during operation by reducing their total number,

- снижение себестоимости вырабатываемой энергии.- reduction in the cost of generated energy.

Figure 00000001
Figure 00000001

Источники информацииInformation sources

1. Правила проектирования и изготовления механических компонентов атомных электростанций с реакторами с водой под давлением RCC-M. Раздел 2 - Материалы (часть 2). Перевод на русский язык - июнь 1988 г.1. Rules for the design and manufacture of the mechanical components of nuclear power plants with pressurized water reactors RCC-M. Section 2 - Materials (part 2). Translation into Russian - June 1988

2. ТУ 5.961-11060-2008 «Заготовки из теплоустойчивой стали».2. TU 5.961-11060-2008 "Preparations from heat-resistant steel."

3. ТУ 08 93-013-00212179-2003 «Заготовки из стали марок 15Х2НМФА, 15Х2НМФА-А и 15Х2НМФА класс 1 для корпусов, крышек и других узлов реакторных установок».3. TU 08 93-013-00212179-2003 "Billets from steel grades 15X2NMFA, 15X2NMFA-A and 15X2NMFA class 1 for vessels, covers and other components of reactor plants."

4. «Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок» (ПН АЭ Г-7-002-86). Госатомэнергонадзор СССР. - М.: Энергоатомиздат, 1989. с.527.4. “Standards for calculating the strength of equipment and pipelines of nuclear power plants” (PN AE G-7-002-86). Gosatomenergonadzor of the USSR. - M .: Energoatomizdat, 1989.S. 527.

Claims (1)

Способ изготовления заготовки обечайки активной зоны корпуса реактора типа ВВЭР, включающий изготовление заготовки, отбор проб для механических испытаний и вырезку колец для производственного контрольного сварного соединения, отличающийся тем, что заготовку изготавливают цельнокованой, длиной не менее длины обечайки с учетом технологических припусков и толщиной стенки, превышающей толщину стенки обечайки не менее чем в два раза, отбор проб для механических испытаний производят со стороны внутренней поверхности заготовки из припуска по толщине заготовки на расстоянии от торцов не менее толщины заготовки, при этом вырезают образцы проб для механических испытаний при расположении их продольных осей на расстоянии от внутренней поверхности заготовки не менее чем 1/3 Т и не более чем 1/2 Т, где Т - толщина заготовки, а вырезку колец для производственного контрольного сварного соединения производят с внутренней стороны заготовки. A method of manufacturing a blank of a shell of a core of a VVER-type reactor vessel, comprising manufacturing a blank, sampling for mechanical tests and cutting rings for a production test weld, characterized in that the blank is made of forged, not less than the length of the shell, taking into account technological allowances and wall thickness, exceeding the shell wall thickness by at least two times, sampling for mechanical tests is performed from the side of the inner surface of the workpiece from stock the thickness of the workpiece at a distance from the ends of not less than the thickness of the workpiece, while cutting out samples of samples for mechanical testing with the location of their longitudinal axes at a distance from the inner surface of the workpiece not less than 1/3 T and not more than 1/2 T, where T is the thickness of the workpiece, and the rings are cut out for the production control welded joint from the inside of the workpiece.
RU2011134539/02A 2011-08-17 2011-08-17 Method of making shell ring for vver-reactor body core region RU2492958C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134539/02A RU2492958C2 (en) 2011-08-17 2011-08-17 Method of making shell ring for vver-reactor body core region

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134539/02A RU2492958C2 (en) 2011-08-17 2011-08-17 Method of making shell ring for vver-reactor body core region

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011134539A RU2011134539A (en) 2013-02-27
RU2492958C2 true RU2492958C2 (en) 2013-09-20

Family

ID=49119912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011134539/02A RU2492958C2 (en) 2011-08-17 2011-08-17 Method of making shell ring for vver-reactor body core region

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2492958C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU180392U1 (en) * 2017-07-18 2018-06-09 Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют") TORQUE BILLING WITH FLANGE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1823326A1 (en) * 1990-12-17 1996-02-20 Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" Method of making large-dimension constructions from different-kind steels
RU2069900C1 (en) * 1990-12-17 1996-11-27 Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" Method for manufacturing pressurized-water reactor vessel
RU101519U1 (en) * 2010-05-17 2011-01-20 Открытое Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" FLANGE CONNECTION OF CYLINDER DETAILS
EP2281908A1 (en) * 2008-05-22 2011-02-09 Sumitomo Metal Industries, Ltd. High-strength ni-base alloy pipe for use in nuclear power plants and process for production thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1823326A1 (en) * 1990-12-17 1996-02-20 Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" Method of making large-dimension constructions from different-kind steels
RU2069900C1 (en) * 1990-12-17 1996-11-27 Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" Method for manufacturing pressurized-water reactor vessel
EP2281908A1 (en) * 2008-05-22 2011-02-09 Sumitomo Metal Industries, Ltd. High-strength ni-base alloy pipe for use in nuclear power plants and process for production thereof
RU101519U1 (en) * 2010-05-17 2011-01-20 Открытое Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" FLANGE CONNECTION OF CYLINDER DETAILS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU180392U1 (en) * 2017-07-18 2018-06-09 Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют") TORQUE BILLING WITH FLANGE

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011134539A (en) 2013-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110090914B (en) Integral forging forming method for flange connecting pipe section of reactor pressure vessel cylinder
CN101921963B (en) JLG105 steel stage oil drillpipe and production process thereof
CN103008995B (en) A kind of forming method of aerospace fuel high strength titanium alloy gas cylinder
RU2492958C2 (en) Method of making shell ring for vver-reactor body core region
CN112251666A (en) Austenitic stainless steel forging for spent fuel post-treatment and manufacturing method thereof
CN102451976A (en) Manufacturing method for hot arc bent pipe of AP1000 nuclear power main pipeline
CN110940545B (en) Sampling method for inspecting quality of penetrating piece seal head
Mukhtar et al. Reactor pressure vessel (RPV) design and fabrication: a literature review
CN106591720A (en) Large water-turbine generator set spindle forged piece
Gandy et al. PM-HIP Research for pressure retaining applications within the electric power industry
RU2564189C1 (en) Method of manufacturing of pipe products out of hafnium
RU2703764C1 (en) Method for production of large-size annular part of gas turbine engine from heat-resistant nickel-base alloy
Nair et al. Newer materials for supercritical power plant components—A manufacturability study
Bhaduri Development and Deployment of Welding Technologies for the Indian Sodium-Cooled Fast Reactor and Advanced Ultra-supercritical Thermal Power Programmes
CN107107249B (en) Method for manufacturing the housing mid-section part of high-pressure stop valve
Erve et al. State of the art in the manufacture of heavy forgings for reactor components in the Federal Republic of Germany
CN112122521A (en) Method and system for manufacturing conical head transition section of coke tower
CN112935168A (en) Special-shaped bumper, core roller die and ring rolling forming process of inner step gear forging die
Lee et al. Three-dimensional finite element analysis for estimation of the weld residual stress in the dissimilar butt weld piping
Gandy PM-HIP research for structural and pressuring retaining applications within the electric power industry
CN115283941A (en) Manufacturing method of nuclear main pump casing
CN209165367U (en) Cylinder cone cylinder integration forging on steam generator
Brumovsky WWER-type reactor pressure vessel (RPV) materials and fabrication
Chapman et al. Reduced stress welding process for nuclear plant piping
Kawaguchi et al. Manufacturing of large and integral-type steel Forgings for nuclear steam supply system components